CN209600257U - 一种车用三电机混合动力变速驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车用三电机混合动力变速驱动系统，其发动机曲轴连接并驱动发电机；发电机通过花键连接变速箱输入轴；变速箱输入轴连接并驱动行星轮系I和行星轮系II；行星轮系I分别连接并驱动换挡电机I和奇数档主动齿轮；行星轮系II分别连接并驱动换挡电机II和偶数档主动齿轮；奇数档主动齿轮连接并驱动档位分配轴I；偶数档主动齿轮连接并驱动档位分配轴II；档位分配轴I和档位分配轴II能分别驱动最终输出轴；发电机、换挡电机I和换挡电机II分别电性连接至动力电池。本实用新型具有系统结构简单，不需要机械双离合变速器的摩擦片式离合器，降低了系统的故障率、控制难度及保养要求。

Description

一种车用三电机混合动力变速驱动系统

【技术领域】

本实用新型涉及一种汽车驱动系统，具体涉及一种车用三电机混合动力变速驱动系统，属于汽车驱动系统技术领域。

【背景技术】

现有混合动力乘用车驱动系统主要由以下几种类型及特点：

1、串联式混合动力驱动系统

主要组成：发动机+发电机(/起动机)+电动机(/发电机)+ 功率电子设备+动力电池及管理器；

传动系统原理：发动机驱动发电机给动力电池充电，动力电池通过功率电子设备驱动电动机，再经过驱动桥驱动车辆行驶；

主要特点：发动机与车轮之间无机械联系，只负责驱动发电机发电，由电动机驱动车辆及车辆制动时的能量回收；由于发动机只负责发电，其工况与车速无关，可以通过使发动机在经济工况下进行发电及车辆减速时的能量回馈来提高车辆的燃油经济性。

2、并联式混合动力驱动系统

主要组成：发动机+电动机+机械式变速器+功率电子设备+动力电池及管理器；

传动系统原理：发动机、电机安装于一根轴上共同驱动机械变速器，经过驱动桥驱动车辆行驶；

主要特点：电机可以根据车辆实时功率需要在发电机与电动机之间转换，发动机可以工作于较好的经济工况，提高车辆的燃油经济性。

3、混联式混合动力驱动系统

混联式混合动力系统的结构较多，代表性的结构主要有：行星齿轮功率分流器的ECVT混动机构(丰田)、机械双离合变速器 +单电机+减速器(比亚迪秦、荣威)、三套行星齿轮机构+双电机+ 四个离合器(/制动器)(GM、BMW、戴姆勒)等。

丰田混动系统组成：发动机+发电机(/起动机)+电动机(/ 发电机)+功率分流机构(行星齿轮机构)+功率电子设备+动力电池及管理器；传动系统原理：通过机械功率分流机构(行星齿轮机构)，电动机可以独立驱动车辆，也可以与发动机共同驱动车辆；由于电动机具有低速大扭矩特点，可以直接驱动驱动桥，系统可以无需机械变速器。

比亚迪混动系统组成：发动机+双离合变速器+电动机(/发电机)+减速机构+动力电池及管理器；传动系统原理：通过双离合变速器可以结合或切断发动机动力，发动机可以单独或联合电机驱动车辆，也可以驱动电机发电，电机也可以通过减速机构单独或联合发动机驱动车辆。

主要特点：

(1)丰田系统：由于没有机械变速器，发动机不能单独驱动车辆，只能通过行星齿轮机构将动力部分分配给发电机和驱动桥，车辆的驱动力(特别是车辆起步及低速工况)主要由电动机提供，所以车辆的动力性主要由电动机的性能决定；发电机根据动力电池及车况实时改变发电负荷以满足动力电池充电及电动机的功率输出需求。

(2)比亚迪系统：由于具有双离合变速器及电机驱动所需的减速机构，发动机及电动机均可单独驱动车辆，也可根据车辆工况联合驱动车辆，或电动机作为发电机给电池充电。

现有主要混联式系统发动机直接驱动的实现方法及特点如下：

从上述车辆混联动力传动系统组成可见，发动机直接驱动车辆的实现方式主要有两种方案：

1、采用机械式双离合变速器(比亚迪秦及荣威E550)

双离合变速器结构与常规车辆的基本相同，可以根据车况需要结合或断开发动机的动力传递，也可以通过对离合器的控制将发动机动力传递给电机进行发电。从而实现发动机和电机动力的混联传动；比亚迪(秦)的双离合变速器档位较多，发动机可以直接实现全工况车辆驱动，荣威的双离合变速器档位较少，在特定工况(中低车速)下需要电机动力的辅助才能顺利实现车辆的驱动。

2、采用行星齿轮机械功率分流机构(丰田ECVT等)

该机构中，发动机通过行星齿轮机构的行星架链接驱动电机 (大齿圈，接驱动桥)、发电机(太阳轮)，实现发动机、发电机、驱动电机的混联工作。由于行星齿轮机构兼具动率分流及变速两大功能，单套行星齿轮机构的变速比范围较小，所以采用这种机构的混动车辆，发动机一般不能单独驱动车辆，特别在需要大扭矩的工况下(如车辆起步，加速等工况)，主要以电机的动力实现车辆的驱动。

然而，上述两种直接驱动方法存在以下缺点：

1)双离合变速器

(1)摩擦片长期使用易磨损，动力接合平稳性差；

(2)既有双离合自动变速器车辆动力系统缺点，又存在由于混联系统的控制执行器多，对系统的控制要求高的缺点。

(3)电机与发动机(荣威在稳态工况下)都可以单独直接驱动车辆，所以驱动电机功率大，对功率电子驱动器件及系统性能要求相应较高。

2)行星齿轮机械功率分流机构(ECVT)

(1)ECVT需要驱动电机、发动机及发电(起动)机协调工作，才能实现变速功能；发动机的输出扭矩被分流减弱，不能单独驱动车辆。

(2)驱动电机需能单独驱动车辆，需要高功率大扭矩的驱动电机，对功率电子驱动器件及电池系统性能要求相应较高。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的车用三电机混合动力变速驱动系统，以克服现有技术中的所述缺陷。

【实用新型内容】

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，传递效率高，控制方便且功能多样的车用三电机混合动力变速驱动系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种车用三电机混合动力变速驱动系统，其包括发动机曲轴、变速箱体、收容于变速箱体内的变速箱输入轴、发电机、换挡电机I、行星轮系I、奇数档主动齿轮、太阳轮输入轴、换挡电机II、行星轮系II、偶数档主动齿轮、档位分配轴I、档位分配轴II和最终输出轴、以及动力电池；其中，所述发动机曲轴的一端延伸入变速箱体，其连接并驱动发电机；所述发电机转子轴通过花键连接变速箱输入轴；所述变速箱输入轴连接并驱动行星轮系I和行星轮系II；所述行星轮系I分别连接并驱动换挡电机I和奇数档主动齿轮；所述行星轮系II分别连接并驱动换挡电机II和偶数档主动齿轮；所述奇数档主动齿轮连接并驱动档位分配轴I；所述偶数档主动齿轮连接并驱动档位分配轴II；所述档位分配轴I和档位分配轴II能分别驱动最终输出轴；所述发电机、换挡电机I和换挡电机II分别电性连接至动力电池。

本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统进一步为：所述发电机包括起动/发电机转子和起动/发电机定子绕组；所述起动/发电机转子和发动机曲轴连接，其能由发动机曲轴驱动而发电，或驱动发动机曲轴转动而起动发动机；所述起动/发电定子绕组安装于变速箱体内，其套在起动/发电机转子外侧。

本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统进一步为：所述行星轮系I和行星轮系II中均包括外齿圈、行星架以及太阳轮；所述行星轮系I和行星轮系II的外齿圈均由变速箱输入轴同步驱动；所述外齿圈、行星架和太阳轮依次传动。

本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统进一步为：所述换挡电机I由换挡电机I定子绕组和换挡电机I转子组成，所述换挡电机I转子和行星轮系I的太阳轮连接，并由太阳轮驱动。

本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统进一步为：所述换挡电机II由换挡电机II定子绕组和换挡电机II转子组成，所述换挡电机II转子和太阳轮输入轴连接，太阳轮输入轴连接行星轮系II的太阳轮，并由太阳轮驱动。

本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统进一步为：所述行星架分别连接并驱动奇数档主动齿轮和偶数档主动齿轮；所述奇数档主动齿轮和偶数档主动齿轮轴上分别设有换挡结合套。

本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统进一步为：所述变速箱输入轴上安装一单向离合器。

本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统进一步为：所述变速箱体内进一步枢接有一倒挡轴，所述档位分配轴II、倒挡轴和最终输出轴通过倒挡齿轮依次传动。

本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统还为：所述动力电池连接一控制保护回路和一ECU，所述ECU通过控制保护回路控制动力电池、发电机、换挡电机I和换挡电机II；所述控制保护回路包括若干绝缘栅双极型晶体管。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型采取两组行星轮系，使发动机与两个小功率的换挡电机耦合，组成两组行星齿轮变速机构。每组机构中，发动机输出轴与外齿圈链接，换挡电机与太阳轮链接，行星架接输出齿轮。每套变速机构再经过相应的第二级齿轮传动变速，从最终输出轴输出驱动车辆行驶；每组变速机构可以通过控制电机的转速产生多个传动比(模拟相应档位)，如低速档(对应于电机从负转速到接近零转速)、直接档(对应于电机与发动机等转速)、超速档(对应于电机的较高转速)；两组变速机构交替参与车辆的驱动可以产生至少六个模拟档位，每个档位之间的传动比是无级变化的，通过控制两个电机的电流大小(一个提高、一个降低，模拟对机械双离合器的操作)可以容易地实现档位切换，平稳无冲击。

2.本实用新型为了满足换挡电机的电能需要，增加一个小功率的发电机，负责将发动机的机械能转化为电能，对电池充电及驱动换挡电机以电动模式运行。

3.本实用新型将双离合变速器的换档时动力不切断、迅速、传递效率高的优点与电机的易控制、可靠性高优点相结合；具有系统结构简单，不需要机械双离合变速器的摩擦片式离合器，降低了系统的故障率、控制难度及保养要求。同时可以根据车辆的驱动要求，通过储存的电能对电机进行驱动以补充对发动机的动力需求，降低发动机的非经济工况使用时间，提高车辆的燃油效率。

【附图说明】

图1是本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统的剖视图。

图2是图1中沿A-A的剖面图。

图3是本实用新型的动力传递路线原理图。

图4是本实用新型的行星轮系的原理图。

图5是本实用新型的控制保护回路的电路原理图。

图6是本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统的第二实施方式的剖面图。

图7是图6中沿B-B的剖面图。

图8是本实用新型的第二实施方式的动力传递路线原理图。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1至附图5所示，本实用新型涉及一种车用三电机混合动力变速驱动系统，其和一发动机100对接，其由发动机曲轴1、变速箱体30、收容于变速箱体30内的变速箱输入轴2、发电机14、换挡电机II15、行星轮系II16、偶数档主动齿轮9、太阳轮输入轴18、换挡电机I28、行星轮系I29、奇数档主动齿轮25，26、档位分配轴II21、档位分配轴I23和最终输出轴 22、以及动力电池31等几部分组成。

其中，所述发动机曲轴1的一端连接发动机100，另一端延伸入变速箱体30，其连接并驱动发电机14。具体的说，所述发电机 14包括起动/发电机转子3和起动/发电机定子绕组4；所述起动/ 发电机转子3和发动机曲轴1连接，其能由发动机曲轴1驱动而发电，或驱动发动机曲轴1转动而起动发动机100。所述起动/发电机定子绕组4安装于变速箱体30内，其套在起动/发电机转子3 外侧。

所述发电机14通过花键连接变速箱输入轴2。所述变速箱输入轴2连接并驱动行星轮系II16和行星轮系I29。进一步的，所述变速箱输入轴2上安装一单向离合器27，通过设置该单向离合器 27，在单独用电机I5、28驱动车辆时，发动机100不受力反转。

所述行星轮系II16分别连接并驱动换挡电机II15和偶数档主动齿轮9。所述行星轮系I29分别连接并驱动换挡电机I28和奇数档主动齿轮25、26。具体的说，所述行星轮系II16和行星轮系I29 中均包括外齿圈11、行星架12以及太阳轮13。所述行星轮系II16 和行星轮系I29的外齿圈11均由变速箱输入轴2同步驱动；所述外齿圈11、行星架12和太阳轮13依次传动。

所述行星轮系II16和行星轮系I29与背景技术的丰田的ECVT 不同：

丰田ECVT中，发动机输入力矩被太阳轮(发电机)和大齿圈(机构输出)所分流，机构输出力矩(不考虑驱动电机的力矩) 小于发动机输入力矩，而本设计中，机构输出力矩为大齿圈(发动机)输入力矩和太阳轮(换挡电机)输入力矩之和。本设计的发动机机械输出力矩比例大于丰田ECVT的输出，驱动车辆时，所需的电机补充力矩相对较小，理论上系统的机-电能量转换率要求相对较小，所需的动力电池容量及电力电子器件的性能等相对较低。

为了比较在由发动机驱动车辆时两种行星轮系变速及力矩分配原理的不同，本文对此进行了比较分析，设见下表。

由表可知，ECVT机构只要控制发电机转速从较高转速到较低转速，即可实现系统传动比连续变化，后续动力传动路线没有机械换挡机构，控制要求简单。但是，如不考虑大功率驱动电机的扭矩，机构输出力矩为：

M_drive＝M_engine-M_generator

机构输出力矩小于发动机输入转矩，不能单独驱动车辆，需要与安装于外齿圈的大功率驱动电机的输出力矩M_motor叠加才能驱动车辆行驶，驱动电机由发电机与动力电池储存的电能共同驱动，驱动电机的输出力矩及功率要求较大。

本专利采用的机构也可以实现系统的传动比变化，但与丰田 ECVT存在两个方面的不同：

1)机构驱动力矩的合成

但驱动力矩的合成在不同阶段有所不同，特别在车辆起步阶段(需要输出大扭矩)，本专利采用的机构输出转矩为：

M_drive＝M_engine+M_mo_to_r

即为发动机转矩与换挡电机15、28回馈发电制动运行的转矩叠加；发动机转矩没有损失，全部用于输出，机构输出转矩与发动机输入转矩比大于1，具有减速增扭功能，再与后续动力传递路线的机械换挡配合，无需增加大功率驱动电机协助即可完成车辆的起步。与丰田ECVT机构相比具有一定的优势。

2)传动比有断点

由上表可知，本机构在车辆起步与较低档工况之间传动比存在不连续现象。

起步阶段为：

较低档阶段为：i＝ω₂/ω_H∈(1+1/λ，1)；

可见，两个阶段的传动比不包含以1+1/λ为中心的小区间。主要原因：车辆起步阶段控制换挡电机以回馈发电进行制动的方式进行，当换挡电机转速降低到临界转速(该转速下，定子产生的感应电动势较小)时，定子绕组电流、磁场减弱，制动转矩减弱，不能继续加速驱动车辆。

在车辆起步阶段，换挡电机15、28不宜采用反接制动控制方式，反接制动会导致电机发热严重，且不能通过回馈制动给电池充电，提高发动机的燃油效率。如果先采取回馈发电控制起步，在达到临界转速时，采取反接制动方式控制换挡电机15、28越过零转速实现传动比的连续变化，由于控制方式的瞬时切换会导致电机电流和转矩的短暂中断与波动，也会导致车辆动力传动系统振动和舒适性的降低。

(2)双行星轮系变速控制原理

为了解决单行星轮系传动比连续性出现的问题，本专利结构采取双并列行星轮系，双换挡电机驱动的结构，如附图所示。设换档电机I(以下简称电机I，对应于行星轮系I)的后续传动路线 1传动比为i₁，换档电机II(以下简称电机II，对应于行星轮系II) 的后续传动路线II传动比为i₂，且有i₁＞i₂。要完成变速过程，需要两组电机的交替控制来实现。具体实现方法需要经过以下几个基本阶段。

1)电机I回馈制动模式起步

在车辆停止的情况下，电机I永磁转子转速与发动机相反，控制使电机I回馈发电产生制动力矩，调节定子绕组电流值控制制动力矩，行星轮系I将发动机及电机I的力矩合成，再通过后续传动路线1传动比的减速使车辆平稳起步。

由周转轮系转速计算方法，有行星轮系I传动关系：

ω₁+λω₂＝(1+λ)ω_H

式中，ω_H为行星架输出转速，ω₂为发动机输入转速，ω₁为电机 I输入转速，λ＝R₂/R₁，为外齿圈半径与太阳轮半径之比

随着电机I永磁转子转速降低，定子绕组产生的感应电势逐渐降低，当感应电势大小只能维持定子所需磁场电流时，转速趋于一个较小稳态值ω₁＜0。在不超设计额定负载力矩工况下，ω₁相对稳定，变化较小。

系统最小传动比：

系统输出扭矩：

2)电机II回馈制动模式接力换挡

在电机I完成车辆起步后，有行星轮系II的传动关系：

式中，为行星架输出转速，为电机II的转速

由于传动路线II的后续传动比i₂与传动路线I传动比i₁不等，且i₁＞i₂，有：

可见，在电机I达到稳态转速ω₁时，电机II的转速没有达到额定转矩的稳态值。可以通过控制定子绕组的感应电流及磁场使得其转速与ω₁接近。

通过对电机I和电机II定子绕组电流功率开关器件的协调控制实现电机I退出工作的同时电机II加入传动系统动力传递的变换。即ECU在减小电机I定子绕组回路导通脉宽的同时，加大电机II定子绕组回路的导通脉宽，使得电机I在逐步退出传递动力的同时，电机II及时加入以完成双电机接力控制。

3)电机I电动模式接力换挡

当控制电机II达到转速ω₁时，对行星轮系I有：

对行星轮系有：

ω_l+λω₂＝(1+λ)ω_H

有：

由于i₁＞i₂，等式右边大于0，有通过设计合适的线路 1和线路2的传动比i₁和i₂，可以容易的实现在控制电机II达到转速ω₁时，电机I的转速完成从负转速(与ω_H转向相反)到正转速 (与ω_H转向相同)的转变，为后续的控制转为电动模式提供条件。

同样，通过对电机I和电机II定子绕组电流功率开关器件的协调控制实现电机II退出工作的同时，电机I以电动模式加入动力传递，完成接力控制。电机I的电动能源由动力电池及发电机提供。

4)电机II电动模式接力换挡

随着在电机I转速提高，线路1的传动比降低，当降低到设定值时，电机II的转速也会完成从负转速到正转速的转变，为电机II后续正向电动模式接力换挡提高条件。以同样的协调控制方式，即可实现电机II的电动模式接力换挡。

通过以上4个阶段的控制，电机I、电机II完成了由发电回馈制动驱动模式到正向电动驱动模式转变，实现了动力传动系统的升档控制和传动比的连续变化。系统的降档控制与升档控制相反，电机I、电机II通过相似的协调控制即可完成有正向电动驱动到发电回馈驱动模式的转换，这里不再赘述。

为了更清晰的说明上述双电机接力变速换挡4个阶段中，电机 I、电机II的转速变化及根据转速对电机驱动控制模式进行顺利转换的可行性，本节对某一车辆变速器传动比数据进行了采用双电机离合变速方案设计主要数据的初步计算。

(1)设原车机械变速器档位传动比

一档：3.52；二挡：2.43；三挡：1.6；四挡：1；五档：0.9。

(2)拟选用的换挡电机的回馈发电额定转矩下的最小转速临界值为ω₁＝-110～-90r/min，计算取-100r/min，电机最高转速为ω_max＝8500r/min，采用的行星轮系参数λ＝1.6。

(3)设计的双传动路线(除行星轮系的部分)的传动比见下表

	一级	二级
			传动路线1	2.2	1.1
传动路线2	R挡2.2	1.4

(4)计算主要数据见下表

可见，设计的参数可以满足原车辆的变速驱动要求，传动比范围更加宽广，且可实现无级驱动。在整个变速过程中，只需进行一次机械换挡(通过换挡结合套进行换挡，即将路线1的传动比由原2.2换为1.1)。换挡机构可采取液压(或其他控制方法)控制自动切换，换挡执行元件数量大大减少。

进一步的，所述换挡电机II15由换挡电机II定子绕组6和换挡电机II转子5组成，所述换挡电机II转子5和行星轮系II16的太阳轮13连接，并由太阳轮13驱动。所述换挡电机I28由换挡电机I定子绕组17和换挡电机I转子19组成，所述换挡电机I转子19和太阳轮输入轴18连接，太阳轮输入轴18连接行星轮系I29 的太阳轮13，并由太阳轮13驱动。

所述行星架12分别连接并驱动偶数档主动齿轮9和奇数档主动齿轮25、26。所述偶数档主动齿轮9和奇数档主动齿轮25的驱动轴上分别设有换挡结合套8、24。所述偶数档主动齿轮9连接并驱动档位分配轴II21；所述奇数档主动齿轮25连接并驱动档位分配轴I23。

所述档位分配轴II21和档位分配轴I23能分别驱动最终输出轴22。所述变速箱体30内进一步枢接有一倒挡轴20，所述档位分配轴II21、倒挡轴20和最终输出轴22通过倒挡齿轮7依次传动，实现倒挡。

本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统的换挡控制逻辑如下：在以发动机驱动车辆起步、行驶的工况下，双换挡电机驱动升档变速的逻辑顺序为：

(1)行星架输出轴上的结合套8、24部件分别与其上较低前进档位齿轮啮合；

(2)换挡电机I以发电制动模式运行到转子转速到达临界转速(产生的感应电势只能提供定子绕组维持自身磁场电流，不向外输出电流)；

(3)控制电机I定子绕组电流逐步降低，同时加大电机II以发电制动模式运行，逐步加大定子绕组电流，完成接力驱动过程；

(4)同样在电机II转子达到最低临界转速时，电机I随动转速为正向，控制电机II的定子绕组电流逐步减小，同时通过发电机或电池提供电能驱动电机I以电动模式运行，完成接力驱动过程；

(5)在电机I达到设定的转速(如与发动机的转速相同，或某一其他转速，确保此时电机II转速为正向)，此时减小电机的驱动电流，同时逐步加大电机II的电动驱动电流，完成接力驱动过程；

(6)电机II接力完成后，可以根据情况，通过换挡结合套改变电机I传递路线的机械传动比，为后续继续升档作准备。后续升档操作控制过程与步骤4相同。

降档操作的过程相似，不在赘述。

再进一步的，所述发电机14、换挡电机II15和换挡电机I28 分别电性连接至动力电池31。所述发电机14能够为动力电池31 充电，或者通过动力电池31起动发动机100。

所述动力电池31连接一控制保护回路32和一ECU33，所述 ECU33通过控制保护回路32控制动力电池31、发电机14、换挡电机II15和换挡电机I28。所述控制保护回路32包括若干绝缘栅双极型晶体管34，其具体控制电路如说明书附图5所示。

本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统的控制方法如下：

1)升档换挡：以发动机100驱动车辆行驶时，ECU33控制换挡电机I28以发电制动模式运行起步；在达到临界转速时，电机 II15以发电制动模式运行逐步加入，电机I28则逐步退出发电制动模式；电机II15达到临界转速时，电机I28以正向电动模式逐步加入，电机II15则逐步退出发电制动模式；后续两台电机I28、II15 均以正向电动模式运行交替执行升档换挡驱动，直至到达设定档位。

2)降档换挡：根据发动机100转速和车速数据，ECU33控制当前电机I28转速下降，电机II15对应档位结合套结合，当转速低于设定值时，ECU33控制电机II15逐步以电动模式加入驱动，电机I28则逐步退出驱动；随着车速的继续下降，电机II15转速达到设定值，电机I28对应低档位结合套结合，电机I28以电动模式逐步加入驱动，电机II15则逐步退出；随着电机I28转速低于设定值，电机II15转速处于反向转动状态，ECU33控制电机II15 以发电制动模式运行逐步加入，电机I28则逐步退出运行；电机 II15转速达到设定值，电机I28以发电制动模式逐步加入，电机 II15则逐步退出，完成降档控制。

本实用新型的系统可实现以下主要驱动模式：

(1)中低车速纯电动驱动模式(动力电池电量充足工况)

由于换挡电机I和II功率相对较小，达不到车辆满负荷大功率驱动要求，但在市区等中低工况及动力电池SOC允许的情况下，可以纯电动起步+正常行驶。由于可以双电机并联驱动，如单电机驱动功率为15KW，则双电机可达30KW的驱动功率，几乎可以满足一般日常代步使用工况下驱动要求。

实现方法：发动机停止不工作，换挡电机I和II正向电动运行，通过行星齿轮+后续传动路线减速后，驱动车辆行驶。

(2)发动机+电机并联驱动模式(动力电池电量充足工况)

发动机运行，车辆起步后，换挡电机I和II进入电动驱动模式，换挡电机I和II的电能由动力电池31提供，发电机不发电。车辆的驱动总功率＝发动机功率+电机功率，电机可以根据车辆需要加大或减少输入，可有效降低发动机动态负荷变化，有利于降低油耗，提高燃油经济性。

实现方法：发动机运行，换挡电机按上述双行星轮系变速控制原理驱动车辆起步、当电机进入正向电动模式时，由电力电池提供电能，发电机不发电。

(3)发动机+发电+电动混合驱动模式(动力电池缺电工况)

发动机运行，车辆起步后，换挡电机进入电动驱动模式，换挡电机的电能由发电机提供。车辆的驱动总功率＝发动机功率，此时车辆具有双电机离合无级变速功能。电机可以根据车辆需要动力需要实时调节传动比，由于电机的功率较小，能量转换损耗较小，亦可有效降低发动机动态负荷变化，提高燃油效率。

实现方法：发动机运行，换挡电机按上述双行星轮系变速控制原理驱动车辆起步、当电机进入正向电动模式时，由发电机发电提供所需电能。

(4)发动机驱动+充电模式(动力电池缺电工况)

发动机运行，车辆起步后，换挡电机进入电动驱动模式，换挡电机的电能由发电机提供。同时发电机发电为电池充电，车辆的驱动总功率＝发动机功率-充电功率，此时车辆具有双电机离合无级变速功能。

实现方法：发动机运行，换挡电机按上述双行星轮系变速控制原理驱动车辆起步、当电机进入正向电动模式时，由发电机发电提供所需电能，同时发电机多余电能提供电池充电。

(5)发动机纯发电模式

发动机运行，车辆停止。发动机驱动发电机发电为电池充电。主要用于车辆的短暂停车且电池缺电工况。亦可将车辆作为电源提供者供相关设备使用。

实现方法：发动机运行，换挡结合套位于中位空挡。发电机由发动机驱动发电。

所述档位结合套8、24及机械档位数，可以根据车辆设计要求的不同有所增减，如微型、小型经济车辆，发动机功率较小，则可以不需要动力传递路线1上的机械换挡结合套24，则整个系统在运行期间只有停车倒挡与停车起步两种情况需要操作一次换挡结合套8，其他工况无需对结合套进行操作，即可自动进行升降档控制。如结合套8采取手动直接操作(与手动挡起步和倒挡操作相似)，则整个变速混合动力传动系统无需液压(或电动)换挡相关部件，系统成本及控制难度将大大降低。

请参阅说明书附图6至附图8所示，其为本实用新型的车用三电机混合动力变速驱动系统第二实施方式，其和第一实施方式的不同之处在于：其两个换挡电机并列安装，其换挡控制方法如下：

(1)升档换挡：以发动机驱动车辆行驶时，ECU控制换挡电机I以发电制动模式运行起步；在达到临界转速时，电机II以发电制动模式运行逐步加入，电机I则逐步退出发电制动模式；电机2达到临界转速时，电机I以正向电动模式逐步加入，电机II 则逐步退出发电制动模式；后续两台电机均以正向电动模式运行交替执行升档换挡驱动，直至到达设定档位。

(2)降档换挡：如当前档位电机为电机I，根据发动机转速和车速数据，ECU控制当前电机I转速下降，电机II对应档位结合套结合，当转速低于设定值时，ECU控制电机II逐步以电动模式加入驱动，电机I则逐步退出驱动；随着车速的继续下降，电机II转速达到设定值，电机I对应低档位结合套结合，电机I以电动模式逐步加入驱动，电机II则逐步退出；随着电机I转速低于设定值，电机II转速处于反向转动状态，ECU控制电机II以发电制动模式运行逐步加入，电机I则逐步退出运行。电机II转速达到设定值，电机I以发电制动模式逐步加入，电机II则逐步退出，完成降档控制。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车用三电机混合动力变速驱动系统，其特征在于：包括发动机曲轴、变速箱体、收容于变速箱体内的变速箱输入轴、发电机、换挡电机I、行星轮系I、奇数档主动齿轮、太阳轮输入轴、换挡电机II、行星轮系II、偶数档主动齿轮、档位分配轴I、档位分配轴II和最终输出轴、以及动力电池；其中，所述发动机曲轴的一端延伸入变速箱体，其连接并驱动发电机；所述发电机通过花键连接变速箱输入轴；所述变速箱输入轴连接并驱动行星轮系I和行星轮系II；所述行星轮系I分别连接并驱动换挡电机I和奇数档主动齿轮；所述行星轮系II分别连接并驱动换挡电机II和偶数档主动齿轮；所述奇数档主动齿轮连接并驱动档位分配轴I；所述偶数档主动齿轮连接并驱动档位分配轴II；所述档位分配轴I和档位分配轴II能分别驱动最终输出轴；所述发电机、换挡电机I和换挡电机II分别电性连接至动力电池。

2.如权利要求1所述的车用三电机混合动力变速驱动系统，其特征在于：所述发电机包括起动/发电机转子和起动/发电机定子绕组；所述起动/发电机转子和发动机曲轴连接，其能由发动机曲轴驱动而发电，或驱动发动机曲轴转动而起动发动机；所述起动/发电机定子绕组安装于变速箱体内，其套在起动/发电转子外侧。

3.如权利要求1所述的车用三电机混合动力变速驱动系统，其特征在于：所述行星轮系I和行星轮系II中均包括外齿圈、行星架以及太阳轮；所述行星轮系I和行星轮系II的外齿圈均由变速箱输入轴同步驱动；所述外齿圈、行星架和太阳轮依次传动。

4.如权利要求3所述的车用三电机混合动力变速驱动系统，其特征在于：所述换挡电机I由换挡电机I定子绕组和换挡电机I转子组成，所述换挡电机I转子和行星轮系I的太阳轮连接，并由太阳轮驱动。

5.如权利要求3所述的车用三电机混合动力变速驱动系统，其特征在于：所述换挡电机II由换挡电机II定子绕组和换挡电机II转子组成，所述换挡电机II转子和太阳轮输入轴连接，太阳轮输入轴连接行星轮系II的太阳轮，并由太阳轮驱动。

6.如权利要求3所述的车用三电机混合动力变速驱动系统，其特征在于：所述行星架分别连接并驱动奇数档主动齿轮和偶数档主动齿轮；所述奇数档主动齿轮和偶数档主动齿轮的轴上分别设有换挡结合套。

7.如权利要求1所述的车用三电机混合动力变速驱动系统，其特征在于：所述变速箱输入轴上安装一单向离合器。

8.如权利要求1所述的车用三电机混合动力变速驱动系统，其特征在于：所述变速箱体内进一步枢接有一倒挡轴，所述档位分配轴II、倒挡轴和最终输出轴通过倒挡齿轮依次传动。

9.如权利要求1所述的车用三电机混合动力变速驱动系统，其特征在于：所述动力电池连接一控制保护回路和一ECU，所述ECU通过控制保护回路控制动力电池、发电机、换挡电机I和换挡电机II；所述控制保护回路包括若干绝缘栅双极型晶体管。